CN109324387B - 光学图像撷取***、取像装置及电子装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光学图像撷取***、取像装置及电子装置。该光学图像撷取***包含五片透镜,该五片透镜由物侧至像侧依序为:一第一透镜;一第二透镜,具正屈折力;一第三透镜,具正屈折力;一第四透镜;及一第五透镜,其像侧面于近光轴处为凹面,该像侧面于离轴处具有至少一凸临界点。通过分配第二透镜及第三透镜具正屈折力,并适度调整透镜间距,达成具高成像品质及微型化的广视角摄影模块。
Description
技术领域
本发明是关于一种光学图像撷取***和取像装置,特别是关于一种可应用于电子装置的光学图像撷取***和取像装置。
背景技术
随着科技演进,具摄像模块的电子装置的应用范围更加广泛,具备高成像品质的摄影模块亦是不可或缺的一环,而电子装置的发展更加多功能化,对于微型化的摄影模块的需求亦是与日俱增。又车用电子装置及无人机的兴盛促成了对于广视角摄影模块的需求。
往昔的具五片透镜的广视角摄影模块,由于透镜的间距及屈折力分配不佳,导致在维持成像品质的同时往往无法缩减体积。
发明内容
本发明提供一种光学图像撷取***包含五片透镜,该五片透镜由物侧至像侧依序为:一第一透镜;一第二透镜,具正屈折力;一第三透镜,具正屈折力;一第四透镜;及一第五透镜,其像侧面于近光轴处为凹面,该像侧面于离轴处具有至少一凸临界点;其中该第一透镜与该第二透镜之间于该光轴上的距离为T12,该第四透镜与该第五透镜之间于该光轴上的距离为T45,该第二透镜的色散系数为V2,该第四透镜的色散系数为V4,该第三透镜的焦距为f3,该第四透镜的焦距为f4,满足下列关系式:
0≤T12/T45<0.40;
1.2<V2/V4<9.0;
|f3/f4|<1.50。
本发明另提供一种光学图像撷取***包含五片透镜,该五片透镜由物侧至像侧依序为:一第一透镜;一第二透镜,具正屈折力;一第三透镜,具正屈折力;一第四透镜;及一第五透镜,其像侧面于近光轴处为凹面,该像侧面于离轴处具有至少一凸临界点;其中该第一透镜与该第二透镜之间于光轴上的距离为T12,该第四透镜与该第五透镜之间于该光轴上的距离为T45,该第二透镜的色散系数为V2,该第四透镜的色散系数为V4,该光学图像撷取***的焦距为f,该第一透镜物侧面曲率半径为R1,满足下列关系式:
0≤T12/T45<2.40;
1.2<V2/V4<9.0;
f/R1≤0。
本发明提供一种取像装置,包含前述光学图像撷取***与一电子感光元件。
本发明提供一种电子装置,包含前述取像装置。
本发明另提供一种光学图像撷取***包含五片透镜,该五片透镜由物侧至像侧依序为:一第一透镜;一第二透镜,具正屈折力;一第三透镜,具正屈折力;一第四透镜;具负屈折力;及一第五透镜,其像侧面于近光轴处为凹面,该像侧面于离轴处具有至少一凸临界点;其中该第一透镜与该第二透镜之间于该光轴上的距离为T12,该第四透镜与该第五透镜之间于该光轴上的距离为T45,该光学图像撷取***的焦距为f,该第一透镜物侧面曲率半径为R1,满足下列关系式:
0≤T12/T45<0.90;
f/R1≤0。
本发明将第二透镜设计为具正屈折力,可提供***汇聚光线的能力并缩短总长;将第三透镜设计为具正屈折力,可分担***的正屈折力,以缩短总长并降低敏感度;可将第四透镜设计为具负屈折力,可平衡第二透镜及第三透镜所产生的球差及色差;将第五透镜像侧面于近光轴处设计为凹,可缩短后焦以缩短总长,并能降低周边光线于成像面的入射角,将第五透镜像侧面于离轴处设计为具有至少一凸临界点,可修正离轴像差,并能减少周边光线的面反射以增加成像面周边的照度。
当T12/T45满足所述条件时,可调整透镜间距为持适当的比例,以修正离轴像差并适用于广视角结构。
当V2/V4满足所述条件时,通过第二透镜与第四透镜相互配合以修正色差,降低色偏的产生。
当|f3/f4|满足所述条件时,可调整第三透镜及第四透镜的屈折力的比例以缩短总长并修正球差及色差。
当f/R1满足所述条件时,可调整第一透镜的面形及***焦距使***适用于广视角的设计。
附图说明
图1A是本发明第一实施例的取像装置示意图。
图1B是本发明第一实施例的像差曲线图。
图2A是本发明第二实施例的取像装置示意图。
图2B是本发明第二实施例的像差曲线图。
图3A是本发明第三实施例的取像装置示意图。
图3B是本发明第三实施例的像差曲线图。
图4A是本发明第四实施例的取像装置示意图。
图4B是本发明第四实施例的像差曲线图。
图5A是本发明第五实施例的取像装置示意图。
图5B是本发明第五实施例的像差曲线图。
图6A是本发明第六实施例的取像装置示意图。
图6B是本发明第六实施例的像差曲线图。
图7A是本发明第七实施例的取像装置示意图。
图7B是本发明第七实施例的像差曲线图。
图8A是本发明第八实施例的取像装置示意图。
图8B是本发明第八实施例的像差曲线图。
图9A是本发明第九实施例的取像装置示意图。
图9B是本发明第九实施例的像差曲线图。
图10A是本发明第十实施例的取像装置示意图。
图10B是本发明第十实施例的像差曲线图。
图11是以本发明第一实施例作为范例的临界点CP11、CP52及参数Y11、Y52示意图。
图12是本发明第十一实施例的一种取像装置立体示意图。
图13A是本发明第十二实施例的一种电子装置立体示意图。
图13B是本发明第十二实施例的一种电子装置示意图。
图14A示意装设有本发明的取像装置的倒车显影装置。
图14B示意装设有本发明的取像装置的行车记录器。
图14C示意装设有本发明的取像装置的监视摄影机。
附图标号
光圈 100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000
第一透镜 110、210、310、410、510、610、710、810、910、1010
物侧面 111、211、311、411、511、611、711、811、911、1011
像侧面 112、212、312、412、512、612、712、812、912、1012
第二透镜 120、220、320、420、520、620、720、820、920、1020
物侧面 121、221、321、421、521、621、721、821、921、1021
像侧面 122、222、322、422、522、622、722、822、922、1022
第三透镜 130、230、330、430、530、630、730、830、930、1030
物侧面 131、231、331、431、531、631、731、831、931、1031
像侧面 132、232、332、432、532、632、732、832、932、1032
第四透镜 140、240、340、440、540、640、740、840、940、1040
物侧面 141、241、341、441、541、641、741、841、941、1041
像侧面 142、242、342、442、542、642、742、842、942、1042
第五透镜 150、250、350、450、550、650、750、850、950、1050
物侧面 151、251、351、451、551、651、751、851、951、1051
像侧面 152、252、352、452、552、652、752、852、952、1052
红外线滤除滤光元件 160、260、360、460、560、660、760、860、960、1060
成像面 170、270、370、470、570、670、770、870、970、1070
电子感光元件 180、280、380、480、580、680、780、880、980、1080、13
临界点 CP11、CP52
取像装置 10、1401
成像镜头 11
驱动装置 12
图像稳定模块 14
被摄物 30
电子装置 20
闪光灯模块 21
对焦辅助模块 22
图像信号处理器 23
使用者界面 24
图像软件处理器 25
倒车显影装置 1410
显示荧幕 1402
行车记录器 1420
监视摄影机 1430
第一透镜物侧面的最大有效半径为 Y11
第五透镜像侧面的最大有效半径为 Y52
具体实施方式
本发明提供一种光学图像撷取***包含五片透镜,五片透镜由物侧至像侧依序为:第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜及第五透镜。
第一透镜可具负屈折力,可降低广视场的光线于第二透镜的入射角度,有助于形成广视角结构,其物侧面于离轴处可具有至少一凸临界点,可减少周边光线的面反射以增加成像面照度,有利于形成广视角结构。
第二透镜具正屈折力,可提供***汇聚光线的能力并缩短总长,其物侧面于近光轴处可为凸面,可降低周边光线的入射角以减少面反射,其像侧面于近光轴处可为凹面,可减少像弯曲并有助于缩短总长。
第三透镜具正屈折力,可分担***的正屈折力,以缩短总长并降低敏感度。
第四透镜可具负屈折力,可平衡第二透镜及第三透镜所产生的球差及色差,其像侧面于近光轴处可为凹面,有助于修正像散。
第五透镜可具负屈折力,能修正佩兹伐和数(Petzval sum)以使成像面更平坦,加强像散的修正,增加成像的锐利度,其像侧面于近光轴处为凹面,可缩短后焦以缩短总长,并能降低周边光线于成像面的入射角,该像侧面于离轴处具有至少一凸临界点,可修正离轴像差,并能减少周边光线的面反射以增加成像面周边的照度。
光学图像撷取***可进一步包含一光圈,光圈可置于第二透镜与第三透镜之间,通过调整光圈位置以增大视场并压缩***体积。
第一透镜与第二透镜之间于光轴上的距离为T12,第四透镜与第五透镜之间于光轴上的距离为T45,当光学图像撷取***满足下列关系式:0≤T12/T45<2.40时,可调整透镜间距为持适当的比例,以修正离轴像差并适用于广视角结构;较佳地:0≤T12/T45<0.90;较佳地:0≤T12/T45<0.40;较佳地:0≤T12/T45<0.20。
第二透镜的色散系数为V2,第四透镜的色散系数为V4,当光学图像撷取***满足下列关系式:1.2<V2/V4<9.0时,通过第二透镜与第四透镜相互配合以修正色差,降低色偏的产生;较佳地,1.7<V2/V4<6.0;较佳地,2.3<V2/V4<4.0。
第三透镜的焦距为f3,第四透镜的焦距为f4,当光学图像撷取***满足下列关系式:|f3/f4|<1.50时,可调整第三透镜及第四透镜的屈折力的比例以缩短总长并修正球差及色差。
光学图像撷取***的焦距为f,第一透镜物侧面曲率半径为R1,当光学图像撷取***满足下列关系式:f/R1≤0时,可调整第一透镜的面形及***焦距使***适用于广视角的设计。
第三透镜于光轴上的厚度为CT3,第四透镜于光轴上的厚度为CT4,当光学图像撷取***满足下列关系式:1.5<CT3/CT4<7.0时,可让第三透镜与第四透镜相互配合以修正色差。
第五透镜于光轴上的厚度为CT5,第四透镜与第五透镜之间于光轴上的距离为T45,当光学图像撷取***满足下列关系式:0.10<CT5/T45<7.0时,有助于修正离轴像差并增加成像面周边照度;较佳地,0.15<CT5/T45<3.2;较佳地,0.20<CT5/T45<1.5。
光学图像撷取***的焦距为f,第四透镜的焦距为f4,当光学图像撷取***满足下列关系式:0.25<|f/f4|<0.90时,可进一步修正色差并有助于增大成像面面积。
第一透镜物侧面的最大有效半径为Y11,第五透镜像侧面的最大有效半径为Y52,当光学图像撷取***满足下列关系式:0.60<Y11/Y52<1.50时,可在增大视场的同时维持体积;较佳地,0.80<Y11/Y52<1.30。
第一透镜与第二透镜之间于光轴上的距离为T12,第二透镜与第三透镜之间于光轴上的距离为T23,当光学图像撷取***满足下列关系式:0≤T12/T23<1.35时,可调整第一透镜至第三透镜的镜间距以修正离轴像差。
第五透镜像侧面曲率半径为R10,光学图像撷取***的焦距为f,当光学图像撷取***满足下列关系式:0<R10/f<1.6时,可在压缩后焦与增大视场间取得平衡。
第二透镜的焦距为f2,第三透镜的焦距为f3,第四透镜的焦距为f4,当光学图像撷取***满足下列关系式:2.0<|f4/f2|+|f4/f3|时,可通过足够的正屈折力以压缩总长并能修正为缩短总长所产生的球差。
第二透镜物侧面曲率半径为R3,光学图像撷取***的焦距为f,当光学图像撷取***满足下列关系式:0.10<R3/f<0.77时,可调整第二透镜的面形以修正离轴像差。
光学图像撷取***的焦距为f,第一透镜像侧面曲率半径为R2,当光学图像撷取***满足下列关系式:f/R2≤0时,可调整第一透镜的面形与第二透镜相互配合以修正离轴像差。
第一透镜物侧面与成像面之间于光轴上的距离为TL,光学图像撷取***的最大像高为ImgH,当光学图像撷取***满足下列关系式:1.0<TL/ImgH<3.0时,可在缩短总长与增大成像面面积间取得平衡。
本发明揭露的光学图像撷取***中,临界点的定义为透镜表面上的一点,其切面与光轴垂直。
本发明揭露的光学图像撷取***中,透镜的材质可为玻璃或塑胶,若透镜的材质为玻璃,则可以增加光学图像撷取***屈折力配置的自由度,若透镜材质为塑胶,则可以有效降低生产成本。此外,可于镜面上设置非球面(ASP),非球面可以容易制作成球面以外的形状,获得较多的控制变数,用以消减像差,进而缩减透镜使用的数目,因此可以有效降低本发明光学图像撷取***的总长度。
本发明揭露的光学图像撷取***中,可设置至少一光阑,如孔径光阑(ApertureStop)、耀光光阑(Glare Stop)或视场光阑(Field Stop)等,有助于减少杂散光以提升图像品质。
本发明揭露的光学图像撷取***中,光圈配置可为前置或中置,前置光圈意即光圈设置于被摄物与第一透镜间,中置光圈则表示光圈设置于第一透镜与成像面间,前置光圈可使光学图像撷取***的出射瞳(Exit Pupil)与成像面产生较长的距离,使之具有远心(Telecentric)效果,可增加电子感光元件如CCD或CMOS接收图像的效率;中置光圈则有助于扩大***的视场角,使光学图像撷取***具有广角镜头的优势。
本发明揭露的光学图像撷取***中,若透镜表面为凸面且未界定凸面位置时,则表示透镜表面可于近光轴处为凸面;若透镜表面为凹面且未界定凹面位置时,则表示透镜表面可于近光轴处为凹面。若透镜的屈折力或焦距未界定其区域位置时,则表示透镜的屈折力或焦距可为透镜于近光轴处的屈折力或焦距。
本发明揭露的光学图像撷取***中,光学图像撷取***的成像面,依其对应的电子感光元件的不同,可为平面或有任一曲率的曲面,特别是指凹面朝往物侧方向的曲面。另外,本发明的光学图像撷取***中最靠近成像面的透镜与成像面之间可选择性配置一片以上的成像修正元件(平场元件等),以达到修正图像的效果(像弯曲等)。该成像修正元件的光学性质,比如曲率、厚度、折射率、位置、面形(凸面或凹面、球面或非球面、绕射表面及菲涅尔表面等)可配合取像装置需求而做调整。一般而言,较佳的成像修正元件配置为具有朝向物侧的凹面的薄型平凹元件设置于靠近成像面处。
本发明揭露的光学图像撷取***及取像装置将通过以下具体实施例配合所附图式予以详细说明。
第一实施例
本发明第一实施例请参阅图1A,第一实施例的像差曲线请参阅图1B。第一实施例的取像装置包含光学图像撷取***(未另标号)与电子感光元件180,光学图像撷取***包含五片透镜,由物侧至像侧依序为第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140及第五透镜150,其中第一透镜110与第五透镜150间无其它内插的透镜。
第一透镜110具负屈折力,其材质为塑胶,其物侧面111于近光轴处为凹面,其像侧面112于近光轴处为凸面,其物侧面111及像侧面112皆为非球面,其物侧面111于离轴处具有至少一凸临界点;
第二透镜120具正屈折力,其材质为塑胶,其物侧面121于近光轴处为凸面,其像侧面122于近光轴处为凹面,其物侧面121及像侧面122皆为非球面;
第三透镜130具正屈折力,其材质为玻璃,其物侧面131于近光轴处为凸面,其像侧面132于近光轴处为凸面,其物侧面131及像侧面132皆为非球面;
第四透镜140具负屈折力,其材质为塑胶,其物侧面141于近光轴处为凸面,其像侧面142于近光轴处为凹面,其物侧面141及像侧面142皆为非球面;
第五透镜150具负屈折力,其材质为塑胶,其物侧面151于近光轴处为凹面,其像侧面152于近光轴处为凹面,其物侧面151及像侧面152皆为非球面,其像侧面152于离轴处具有至少一凸临界点。
光学图像撷取***另包含有光圈100设置于第二透镜120与第三透镜130之间;及红外线滤除滤光元件160设置于第五透镜150与成像面170之间,其材质为玻璃且不影响焦距。电子感光元件180设置于成像面170上。
请参照图11,是绘示以本发明第一实施例作为范例的临界点CP11、CP52及参数Y11、Y52示意图。其中,第一透镜物侧面111于离轴处具有至少一凸临界点CP11,第五透镜像侧面152于离轴处具有至少一凸临界点CP52,第一透镜物侧面111的最大有效半径为Y11,第五透镜像侧面152的最大有效半径为Y52。
第一实施例详细的光学数据如表一所示,曲率半径、厚度及焦距的单位为毫米,HFOV定义为最大视角的一半,且表面1-14依序表示由物侧至像侧的表面。其非球面数据如表二所示,k表示非球面曲线方程式中的锥面系数,A4-A16则表示各表面第4-16阶非球面系数。此外,以下各实施例表格乃对应各实施例的示意图与像差曲线图,表格中数据的定义皆与第一实施例的表一及表二的定义相同,在此不加赘述。
上述的非球面曲线的方程式表示如下:
其中:
X:非球面上距离光轴为Y的点,其与相切于非球面光轴上顶点的切面的相对距离;
Y:非球面曲线上的点与光轴的垂直距离;
R:曲率半径;
k:锥面系数;
Ai:第i阶非球面系数。
第一实施例中,光学图像撷取***的焦距为f,光学图像撷取***的光圈值为Fno,光学图像撷取***中最大视角的一半为HFOV,其数值为:f=4.08(毫米),Fno=1.95,HFOV=46.0(度)。
第一实施例中,第二透镜120的色散系数为V2,第四透镜140的色散系数为V4,其关系式为:V2/V4=2.88。
第一实施例中,第三透镜130于光轴上的厚度为CT3,第四透镜140于光轴上的厚度为CT4,其关系式为:CT3/CT4=5.84。
第一实施例中,第五透镜150于光轴上的厚度为CT5,第四透镜140与第五透镜150之间于光轴上的距离为T45,其关系式为:CT5/T45=0.38。
第一实施例中,第一透镜110与第二透镜120之间于光轴上的距离为T12,第二透镜120与第三透镜130之间于光轴上的距离为T23,其关系式为:T12/T23=0.07。
第一实施例中,第一透镜110与第二透镜120之间于光轴上的距离为T12,第四透镜140与第五透镜150之间于光轴上的距离为T45,其关系式为:T12/T45=0.03。
第一实施例中,第二透镜物侧面121曲率半径为R3,光学图像撷取***的焦距为f,其关系式为:R3/f=0.45。
第一实施例中,第五透镜像侧面152曲率半径为R10,光学图像撷取***的焦距为f,其关系式为:R10/f=1.22。
第一实施例中,光学图像撷取***的焦距为f,第一透镜物侧面111曲率半径为R1,其关系式为:f/R1=-0.93。
第一实施例中,光学图像撷取***的焦距为f,第一透镜像侧面112曲率半径为R2,其关系式为:f/R2=-0.32。
第一实施例中,光学图像撷取***的焦距为f,第四透镜140的焦距为f4,其关系式为:|f/f4|=0.70。
第一实施例中,第三透镜130的焦距为f3,第四透镜140的焦距为f4,其关系式为:|f3/f4|=0.45。
第一实施例中,第二透镜120的焦距为f2,第三透镜130的焦距为f3,第四透镜140的焦距为f4,其关系式为:|f4/f2|+|f4/f3|=2.88。
第一实施例中,第一透镜物侧面111与成像面170之间于光轴上的距离为TL,光学图像撷取***的最大像高为ImgH,其关系式为:TL/ImgH=1.89。
第一实施例中,第一透镜物侧面111的最大有效半径为Y11,第五透镜像侧面152的最大有效半径为Y52,其关系式为:Y11/Y52=1.03。
第二实施例
本发明第二实施例请参阅图2A,第二实施例的像差曲线请参阅图2B。第二实施例的取像装置包含光学图像撷取***(未另标号)与电子感光元件280,光学图像撷取***包含五片透镜,由物侧至像侧依序为第一透镜210、第二透镜220、第三透镜230、第四透镜240及第五透镜250,其中第一透镜210与第五透镜250间无其它内插的透镜。
第一透镜210具负屈折力,其材质为塑胶,其物侧面211于近光轴处为凹面,其像侧面212于近光轴处为凹面,其物侧面211及像侧面212皆为非球面,其物侧面211于离轴处具有至少一凸临界点;
第二透镜220具正屈折力,其材质为塑胶,其物侧面221于近光轴处为凸面,其像侧面222于近光轴处为凹面,其物侧面221及像侧面222皆为非球面;
第三透镜230具正屈折力,其材质为玻璃,其物侧面231于近光轴处为凸面,其像侧面232于近光轴处为凸面;
第四透镜240具负屈折力,其材质为塑胶,其物侧面241于近光轴处为凹面,其像侧面242于近光轴处为凹面,其物侧面241及像侧面242皆为非球面;
第五透镜250具负屈折力,其材质为塑胶,其物侧面251于近光轴处为凸面,其像侧面252于近光轴处为凹面,其物侧面251及像侧面252皆为非球面,其像侧面252于离轴处具有至少一凸临界点。
光学图像撷取***另包含有光圈200设置于第二透镜220与第三透镜230之间;及红外线滤除滤光元件260设置于第五透镜250与成像面270之间,其材质为玻璃且不影响焦距。电子感光元件280设置于成像面270上。
第二实施例详细的光学数据如表三所示,其非球面数据如表四所示,曲率半径、厚度及焦距的单位为毫米,HFOV定义为最大视角的一半。
第二实施例非球面曲线方程式的表示如同第一实施例的形式。此外,各个关系式的参数如同第一实施例所阐释,惟各个关系式的数值如下表中所列。
第三实施例
本发明第三实施例请参阅图3A,第三实施例的像差曲线请参阅图3B。第三实施例的取像装置包含光学图像撷取***(未另标号)与电子感光元件380,光学图像撷取***包含五片透镜,由物侧至像侧依序为第一透镜310、第二透镜320、第三透镜330、第四透镜340及第五透镜350,其中第一透镜310与第五透镜350间无其它内插的透镜。
第一透镜310具负屈折力,其材质为塑胶,其物侧面311于近光轴处为凹面,其像侧面312于近光轴处为凸面,其物侧面311及像侧面312皆为非球面,其物侧面311于离轴处具有至少一凸临界点;
第二透镜320具正屈折力,其材质为塑胶,其物侧面321于近光轴处为凸面,其像侧面322于近光轴处为凹面,其物侧面321及像侧面322皆为非球面;
第三透镜330具正屈折力,其材质为玻璃,其物侧面331于近光轴处为凸面,其像侧面332于近光轴处为凸面;
第四透镜340具负屈折力,其材质为塑胶,其物侧面341于近光轴处为凸面,其像侧面342于近光轴处为凹面,其物侧面341及像侧面342皆为非球面;
第五透镜350具负屈折力,其材质为塑胶,其物侧面351于近光轴处为凸面,其像侧面352于近光轴处为凹面,其物侧面351及像侧面352皆为非球面,其像侧面352于离轴处具有至少一凸临界点。
光学图像撷取***另包含有光圈300设置于第二透镜320与第三透镜330之间;及红外线滤除滤光元件360设置于第五透镜350与成像面370之间,其材质为玻璃且不影响焦距。电子感光元件380设置于成像面370上。
第三实施例详细的光学数据如表五所示,其非球面数据如表六所示,曲率半径、厚度及焦距的单位为毫米,HFOV定义为最大视角的一半。
第三实施例非球面曲线方程式的表示如同第一实施例的形式。此外,各个关系式的参数如同第一实施例所阐释,惟各个关系式的数值如下表中所列。
第四实施例
本发明第四实施例请参阅图4A,第四实施例的像差曲线请参阅图4B。第四实施例的取像装置包含光学图像撷取***(未另标号)与电子感光元件480,光学图像撷取***包含五片透镜,由物侧至像侧依序为第一透镜410、第二透镜420、第三透镜430、第四透镜440及第五透镜450,其中第一透镜410与第五透镜450间无其它内插的透镜。
第一透镜410具负屈折力,其材质为塑胶,其物侧面411于近光轴处为凹面,其像侧面412于近光轴处为凸面,其物侧面411及像侧面412皆为非球面,其物侧面411于离轴处具有至少一凸临界点;
第二透镜420具正屈折力,其材质为塑胶,其物侧面421于近光轴处为凸面,其像侧面422于近光轴处为凹面,其物侧面421及像侧面422皆为非球面;
第三透镜430具正屈折力,其材质为玻璃,其物侧面431于近光轴处为凸面,其像侧面432于近光轴处为凸面;
第四透镜440具负屈折力,其材质为塑胶,其物侧面441于近光轴处为凸面,其像侧面442于近光轴处为凹面,其物侧面441及像侧面442皆为非球面;
第五透镜450具负屈折力,其材质为塑胶,其物侧面451于近光轴处为凸面,其像侧面452于近光轴处为凹面,其物侧面451及像侧面452皆为非球面,其像侧面452于离轴处具有至少一凸临界点。
光学图像撷取***另包含有光圈400设置于第二透镜420与第三透镜430之间;及红外线滤除滤光元件460设置于第五透镜450与成像面470之间,其材质为玻璃且不影响焦距。电子感光元件480设置于成像面470上。
第四实施例详细的光学数据如表七所示,其非球面数据如表八所示,曲率半径、厚度及焦距的单位为毫米,HFOV定义为最大视角的一半。
第四实施例非球面曲线方程式的表示如同第一实施例的形式。此外,各个关系式的参数如同第一实施例所阐释,惟各个关系式的数值如下表中所列。
第五实施例
本发明第五实施例请参阅图5A,第五实施例的像差曲线请参阅图5B。第五实施例的取像装置包含光学图像撷取***(未另标号)与电子感光元件580,光学图像撷取***包含五片透镜,由物侧至像侧依序为第一透镜510、第二透镜520、第三透镜530、第四透镜540及第五透镜550,其中第一透镜510与第五透镜550间无其它内插的透镜。
第一透镜510具负屈折力,其材质为塑胶,其物侧面511于近光轴处为凸面,其像侧面512于近光轴处为凹面,其物侧面511及像侧面512皆为非球面;
第二透镜520具正屈折力,其材质为塑胶,其物侧面521于近光轴处为凸面,其像侧面522于近光轴处为凹面,其物侧面521及像侧面522皆为非球面;
第三透镜530具正屈折力,其材质为玻璃,其物侧面531于近光轴处为凸面,其像侧面532于近光轴处为凸面,其物侧面531及像侧面532皆为非球面;
第四透镜540具负屈折力,其材质为塑胶,其物侧面541于近光轴处为凸面,其像侧面542于近光轴处为凹面,其物侧面541及像侧面542皆为非球面;
第五透镜550具负屈折力,其材质为塑胶,其物侧面551于近光轴处为凹面,其像侧面552于近光轴处为凹面,其物侧面551及像侧面552皆为非球面,其像侧面552于离轴处具有至少一凸临界点。
光学图像撷取***另包含有光圈500设置于第二透镜520与第三透镜530之间;及红外线滤除滤光元件560设置于第五透镜550与成像面570之间,其材质为玻璃且不影响焦距。电子感光元件580设置于成像面570上。
第五实施例详细的光学数据如表九所示,其非球面数据如表十所示,曲率半径、厚度及焦距的单位为毫米,HFOV定义为最大视角的一半。
第五实施例非球面曲线方程式的表示如同第一实施例的形式。此外,各个关系式的参数如同第一实施例所阐释,惟各个关系式的数值如下表中所列。
第六实施例
本发明第六实施例请参阅图6A,第六实施例的像差曲线请参阅图6B。第六实施例的取像装置包含光学图像撷取***(未另标号)与电子感光元件680,光学图像撷取***包含五片透镜,由物侧至像侧依序为第一透镜610、第二透镜620、第三透镜630、第四透镜640及第五透镜650,其中第一透镜610与第五透镜650间无其它内插的透镜。
第一透镜610具负屈折力,其材质为塑胶,其物侧面611于近光轴处为凹面,其像侧面612于近光轴处为凸面,其物侧面611及像侧面612皆为非球面,其物侧面611于离轴处具有至少一凸临界点;
第二透镜620具正屈折力,其材质为塑胶,其物侧面621于近光轴处为凸面,其像侧面622于近光轴处为凹面,其物侧面621及像侧面622皆为非球面;
第三透镜630具正屈折力,其材质为塑胶,其物侧面631于近光轴处为凸面,其像侧面632于近光轴处为凸面,其物侧面631及像侧面632皆为非球面;
第四透镜640具负屈折力,其材质为塑胶,其物侧面641于近光轴处为凹面,其像侧面642于近光轴处为凹面,其物侧面641及像侧面642皆为非球面;
第五透镜650具负屈折力,其材质为塑胶,其物侧面651于近光轴处为凸面,其像侧面652于近光轴处为凹面,其物侧面651及像侧面652皆为非球面,其像侧面652于离轴处具有至少一凸临界点。
光学图像撷取***另包含有光圈600设置于第二透镜620与第三透镜630之间;及红外线滤除滤光元件660置于第五透镜650与成像面670之间,其材质为玻璃且不影响焦距。电子感光元件680设置于成像面670上。
第六实施例详细的光学数据如表十一所示,其非球面数据如表十二所示,曲率半径、厚度及焦距的单位为毫米,HFOV定义为最大视角的一半。
第六实施例非球面曲线方程式的表示如同第一实施例的形式。此外,各个关系式的参数如同第一实施例所阐释,惟各个关系式的数值如下表中所列。
第七实施例
本发明第七实施例请参阅图7A,第七实施例的像差曲线请参阅图7B。第七实施例的取像装置包含光学图像撷取***(未另标号)与电子感光元件780,光学图像撷取***包含五片透镜,由物侧至像侧依序为第一透镜710、第二透镜720、第三透镜730、第四透镜740及第五透镜750,其中第一透镜710与第五透镜750间无其它内插的透镜。
第一透镜710具正屈折力,其材质为塑胶,其物侧面711于近光轴处为凹面,其像侧面712于近光轴处为凸面,其物侧面711及像侧面712皆为非球面,其物侧面711于离轴处具有至少一凸临界点;
第二透镜720具正屈折力,其材质为塑胶,其物侧面721于近光轴处为凸面,其像侧面722于近光轴处为凹面,其物侧面721及像侧面722皆为非球面;
第三透镜730具正屈折力,其材质为塑胶,其物侧面731于近光轴处为凹面,其像侧面732于近光轴处为凸面,其物侧面731及像侧面732皆为非球面;
第四透镜740具负屈折力,其材质为塑胶,其物侧面741于近光轴处为凹面,其像侧面742于近光轴处为凸面,其物侧面741及像侧面742皆为非球面;
第五透镜750具负屈折力,其材质为塑胶,其物侧面751于近光轴处为平面,其像侧面752于近光轴处为凹面,其物侧面751及像侧面752皆为非球面,其像侧面752于离轴处具有至少一凸临界点。
光学图像撷取***另包含有光圈700设置于第二透镜720与第三透镜730之间;及红外线滤除滤光元件760置于第五透镜750与成像面770之间,其材质为玻璃且不影响焦距。电子感光元件780设置于成像面770上。
第七实施例详细的光学数据如表十三所示,其非球面数据如表十四所示,曲率半径、厚度及焦距的单位为毫米,HFOV定义为最大视角的一半。
第七实施例非球面曲线方程式的表示如同第一实施例的形式。此外,各个关系式的参数如同第一实施例所阐释,惟各个关系式的数值如下表中所列。
第八实施例
本发明第八实施例请参阅图8A,第八实施例的像差曲线请参阅图8B。第八实施例的取像装置包含光学图像撷取***(未另标号)与电子感光元件880,光学图像撷取***包含五片透镜,由物侧至像侧依序为第一透镜810、第二透镜820、第三透镜830、第四透镜840及第五透镜850,其中第一透镜810与第五透镜850间无其它内插的透镜。
第一透镜810具负屈折力,其材质为塑胶,其物侧面811于近光轴处为凹面,其像侧面812于近光轴处为凸面,其物侧面811及像侧面812皆为非球面,其物侧面811于离轴处具有至少一凸临界点;
第二透镜820具正屈折力,其材质为塑胶,其物侧面821于近光轴处为凸面,其像侧面822于近光轴处为凸面,其物侧面821及像侧面822皆为非球面;
第三透镜830具正屈折力,其材质为塑胶,其物侧面831于近光轴处为凹面,其像侧面832于近光轴处为凸面,其物侧面831及像侧面832皆为非球面;
第四透镜840具负屈折力,其材质为塑胶,其物侧面841于近光轴处为凹面,其像侧面842于近光轴处为凹面,其物侧面841及像侧面842皆为非球面;
第五透镜850具正屈折力,其材质为塑胶,其物侧面851于近光轴处为凸面,其像侧面852于近光轴处为凹面,其物侧面851及像侧面852皆为非球面,其像侧面852于离轴处具有至少一凸临界点。
光学图像撷取***另包含有光圈800设置于第二透镜820与第三透镜830之间;及红外线滤除滤光元件860置于第五透镜850与成像面870之间,其材质为玻璃且不影响焦距。电子感光元件880设置于成像面870上。
第八实施例详细的光学数据如表十五所示,其非球面数据如表十六所示,曲率半径、厚度及焦距的单位为毫米,HFOV定义为最大视角的一半。
第八实施例非球面曲线方程式的表示如同第一实施例的形式。此外,各个关系式的参数如同第一实施例所阐释,惟各个关系式的数值如下表中所列。
第九实施例
本发明第九实施例请参阅图9A,第九实施例的像差曲线请参阅图9B。第九实施例的取像装置包含光学图像撷取***(未另标号)与电子感光元件980,光学图像撷取***包含五片透镜,由物侧至像侧依序为第一透镜910、第二透镜920、第三透镜930、第四透镜940及第五透镜950,其中第一透镜910与第五透镜950间无其它内插的透镜。
第一透镜910具负屈折力,其材质为塑胶,其物侧面911于近光轴处为凹面,其像侧面912于近光轴处为凸面,其物侧面911及像侧面912皆为非球面,其物侧面911于离轴处具有至少一凸临界点;
第二透镜920具正屈折力,其材质为塑胶,其物侧面921于近光轴处为凸面,其像侧面922于近光轴处为凹面,其物侧面921及像侧面922皆为非球面;
第三透镜930具正屈折力,其材质为塑胶,其物侧面931于近光轴处为凸面,其像侧面932于近光轴处为凹面,其物侧面931及像侧面932皆为非球面;
第四透镜940具负屈折力,其材质为塑胶,其物侧面941于近光轴处为凸面,其像侧面942于近光轴处为凹面,其物侧面941及像侧面942皆为非球面;
第五透镜950具正屈折力,其材质为塑胶,其物侧面951于近光轴处为凸面,其像侧面952于近光轴处为凹面,其物侧面951及像侧面952皆为非球面,其像侧面952于离轴处具有至少一凸临界点。
光学图像撷取***另包含有光圈900设置于第二透镜920与第三透镜930之间;及红外线滤除滤光元件960置于第五透镜950与成像面970之间,其材质为玻璃且不影响焦距。电子感光元件980设置于成像面970上。
第九实施例详细的光学数据如表十七所示,其非球面数据如表十八所示,曲率半径、厚度及焦距的单位为毫米,HFOV定义为最大视角的一半。
第九实施例非球面曲线方程式的表示如同第一实施例的形式。此外,各个关系式的参数如同第一实施例所阐释,惟各个关系式的数值如下表中所列。
第十实施例
本发明第十实施例请参阅图10A,第十实施例的像差曲线请参阅图10B。第十实施例的取像装置包含光学图像撷取***(未另标号)与电子感光元件1080,光学图像撷取***包含五片透镜,由物侧至像侧依序为第一透镜1010、第二透镜1020、第三透镜1030、第四透镜1040及第五透镜1050,其中第一透镜1010与第五透镜1050间无其它内插的透镜。
第一透镜1010具负屈折力,其材质为塑胶,其物侧面1011于近光轴处为凹面,其像侧面1012于近光轴处为凸面,其物侧面1011及像侧面1012皆为非球面,其物侧面1011于离轴处具有至少一凸临界点;
第二透镜1020具正屈折力,其材质为塑胶,其物侧面1021于近光轴处为凸面,其像侧面1022于近光轴处为凹面,其物侧面1021及像侧面1022皆为非球面;
第三透镜1030具正屈折力,其材质为塑胶,其物侧面1031于近光轴处为凸面,其像侧面1032于近光轴处为凸面,其物侧面1031及像侧面1032皆为非球面;
第四透镜1040具正屈折力,其材质为塑胶,其物侧面1041于近光轴处为凸面,其像侧面1042于近光轴处为凹面,其物侧面1041及像侧面1042皆为非球面;
第五透镜1050具负屈折力,其材质为塑胶,其物侧面1051于近光轴处为凸面,其像侧面1052于近光轴处为凹面,其物侧面1051及像侧面1052皆为非球面,其像侧面1052于离轴处具有至少一凸临界点。
光学图像撷取***另包含有光圈1000设置于第二透镜1020与第三透镜1030之间;及红外线滤除滤光元件1060置于第五透镜1050与成像面1070之间,其材质为玻璃且不影响焦距。电子感光元件1080设置于成像面1070上。
第十实施例详细的光学数据如表十九所示,其非球面数据如表二十所示,曲率半径、厚度及焦距的单位为毫米,HFOV定义为最大视角的一半。
第十实施例非球面曲线方程式的表示如同第一实施例的形式。此外,各个关系式的参数如同第一实施例所阐释,惟各个关系式的数值如下表中所列。
第十一实施例
请参照图12,是绘示依照本发明第十一实施例的一种取像装置10的立体示意图。由图12可知,在本实施例中取像装置10为一相机模块。取像装置10包含成像镜头11、驱动装置12以及电子感光元件13,其中成像镜头11包含本发明第八实施例的光学图像撷取***以及一承载光学图像撷取***的镜筒(未另标号)。取像装置10利用成像镜头11聚光产生图像,并配合驱动装置12进行图像对焦,最后成像于电子感光元件13上,并将图像数据输出。
驱动装置12可为自动对焦(Auto-Focus)模块,其驱动方式可使用如音圈电机(Voice Coil Motor,VCM)、微机电***(Micro Electro-Mechanical Systems,MEMS)、压电***(Piezoelectric)、以及记忆金属(Shape Memory Alloy)等驱动***。驱动装置12可让成像镜头11取得较佳的成像位置,可提供被摄物30(请参照图13B)于不同物距的状态下,皆能拍摄清晰图像。
取像装置10可搭载一感光度佳及低噪声的电子感光元件13(如CMOS、CCD)设置于光学图像撷取***的成像面,可真实呈现光学图像撷取***的良好成像品质。
此外,取像装置10更可包含图像稳定模块14,其可为加速计、陀螺仪或霍尔元件(Hall Effect Sensor)等动能感测元件,而第十一实施例中,图像稳定模块14为陀螺仪,但不以此为限。通过调整光学图像撷取***不同轴向的变化以补偿拍摄瞬间因晃动而产生的模糊图像,进一步提升动态以及低照度场景拍摄的成像品质,并提供例如光学防手震(Optical Image Stabilization;OIS)、电子防手震(Electronic Image Stabilization;EIS)等进阶的图像补偿功能。
第十二实施例
请参照图13A及图13B,其中图13A是绘示依照本发明第十二实施例的一种电子装置20的立体示意图,图13B是绘示图13A的电子装置的示意图。在本实施例中,电子装置20为一智能手机。电子装置20包含第十一实施例的取像装置10、闪光灯模块21、对焦辅助模块22、图像信号处理器23(Image Signal Processor)、使用者界面24以及图像软件处理器25(请参照图13B)。
当使用者通过使用者界面24对被摄物30(请参照图13B)进行拍摄,电子装置20利用取像装置10聚光取像,启动闪光灯模块21进行补光,并使用对焦辅助模块22提供的被摄物30物距信息进行快速对焦,再加上图像信号处理器23进行图像最佳化处理,来进一步提升光学图像撷取***所产生的图像品质。其中对焦辅助模块22可采用红外线或激光对焦辅助***来达到快速对焦,使用者界面24可采用触控荧幕或实体拍摄按钮,配合图像软件处理器25的多样化功能进行图像拍摄以及图像处理。
本发明的取像装置10并不以应用于智能手机为限。取像装置10更可视需求应用于移动对焦的***,并兼具优良像差修正与良好成像品质的特色。举例来说,取像装置10可多方面应用于车用电子装置、无人机、智能电子产品、平板计算机、可穿戴装置、医疗器材、精密仪器、监视摄影机、随身图像纪录器、辨识***、多镜头装置、体感检测、虚拟实境、运动装置与家庭智能辅助***等电子装置中。
请参照图14A、图14B及图14C,其中图14A示意装设有本发明的取像装置1401的倒车显影装置1410,图14B示意装设有本发明的取像装置1401的行车记录器1420,图14C示意装设有本发明的取像装置1401的监视摄影机1430,搭载取像装置1401的电子装置可进一步包含一显示荧幕1402,并能提供良好成像品质的图像。
前揭电子装置仅是示范性地说明本发明的实际运用例子,并非限制本发明的取像装置的运用范围。较佳地,电子装置可进一步包含控制单元、显示单元、储存单元、暂储存单元(RAM)或其组合。
以上各表所示为本发明揭露的实施例中,光学图像撷取***的不同数值变化表,然本发明各个实施例的数值变化皆属实验所得,即使使用不同数值,相同结构的产品仍应属于本发明揭露的保护范畴,故以上的说明所描述的及图式仅作为例示性,非用以限制本发明揭露的权利要求。
Claims (29)
1.一种光学图像撷取***,包含五片透镜,其特征在于,该五片透镜由物侧至像侧依序为:
一第一透镜;
一第二透镜,具正屈折力;
一第三透镜,具正屈折力;
一第四透镜;及
一第五透镜,其像侧面于近光轴处为凹面,该像侧面于离轴处具有至少一凸临界点;
其中该第一透镜与该第二透镜之间于该光轴上的距离为T12,该第四透镜与该第五透镜之间于该光轴上的距离为T45,该第二透镜的色散系数为V2,该第四透镜的色散系数为V4,该第三透镜的焦距为f3,该第四透镜的焦距为f4,满足下列关系式:
0≤T12/T45<0.40;
1.2<V2/V4<9.0;
|f3/f4|<1.50。
2.如权利要求1所述的光学图像撷取***,其特征在于,该第三透镜于该光轴上的厚度为CT3,该第四透镜于该光轴上的厚度为CT4,满足下列关系式:
1.5<CT3/CT4<7.0。
3.如权利要求1所述的光学图像撷取***,其特征在于,该第五透镜于该光轴上的厚度为CT5,该第四透镜与该第五透镜之间于该光轴上的距离为T45,满足下列关系式:
0.20<CT5/T45<1.5。
4.如权利要求1所述的光学图像撷取***,其特征在于,该光学图像撷取***的焦距为f,该第四透镜的焦距为f4,满足下列关系式:
0.25<|f/f4|<0.90。
5.如权利要求1所述的光学图像撷取***,其特征在于,该第一透镜物侧面的最大有效半径为Y11,该第五透镜像侧面的最大有效半径为Y52,满足下列关系式:
0.60<Y11/Y52<1.50。
6.如权利要求1所述的光学图像撷取***,其特征在于,该第一透镜具负屈折力。
7.如权利要求1所述的光学图像撷取***,其特征在于,该第一透镜物侧面于离轴处具有至少一凸临界点。
8.如权利要求1所述的光学图像撷取***,其特征在于,该第四透镜具负屈折力。
9.如权利要求1所述的光学图像撷取***,其特征在于,该第四透镜像侧面于近光轴处为凹面。
10.如权利要求1所述的光学图像撷取***,其特征在于,进一步包含一光圈,且该光圈置于该第二透镜与该第三透镜之间。
11.一种光学图像撷取***,包含五片透镜,其特征在于,该五片透镜由物侧至像侧依序为:
一第一透镜;
一第二透镜,具正屈折力;
一第三透镜,具正屈折力;
一第四透镜;及
一第五透镜,其像侧面于近光轴处为凹面,该像侧面于离轴处具有至少一凸临界点;
其中该第一透镜与该第二透镜之间于光轴上的距离为T12,该第四透镜与该第五透镜之间于该光轴上的距离为T45,该第二透镜的色散系数为V2,该第四透镜的色散系数为V4,该光学图像撷取***的焦距为f,该第一透镜物侧面曲率半径为R1,满足下列关系式:
0≤T12/T45<0.90;
1.2<V2/V4<9.0;
f/R1≤0。
12.如权利要求11所述的光学图像撷取***,其特征在于,该第二透镜的色散系数为V2,该第四透镜的色散系数为V4,满足下列关系式:
1.7<V2/V4<6.0。
13.如权利要求11所述的光学图像撷取***,其特征在于,该第三透镜的焦距为f3,该第四透镜的焦距为f4,满足下列关系式:
|f3/f4|<1.50。
14.如权利要求11所述的光学图像撷取***,其特征在于,该第五透镜于该光轴上的厚度为CT5,该第四透镜与该第五透镜之间于该光轴上的距离为T45,满足下列关系式:
0.15<CT5/T45<3.2。
15.如权利要求11所述的光学图像撷取***,其特征在于,该第一透镜与该第二透镜之间于该光轴上的距离为T12,该第二透镜与该第三透镜之间于该光轴上的距离为T23,满足下列关系式:
0≤T12/T23<1.35。
16.如权利要求11所述的光学图像撷取***,其特征在于,该第五透镜像侧面曲率半径为R10,该光学图像撷取***的焦距为f,满足下列关系式:
0<R10/f<1.6。
17.如权利要求11所述的光学图像撷取***,其特征在于,该第二透镜的焦距为f2,该第三透镜的焦距为f3,该第四透镜的焦距为f4,满足下列关系式:
2.0<|f4/f2|+|f4/f3|。
18.如权利要求11所述的光学图像撷取***,其特征在于,该第一透镜物侧面于离轴处具有至少一凸临界点。
19.如权利要求11所述的光学图像撷取***,其特征在于,该第二透镜物侧面于近光轴处为凸面,该第二透镜物侧面曲率半径为R3,该光学图像撷取***的焦距为f,满足下列关系式:
0.10<R3/f<0.77。
20.如权利要求11所述的光学图像撷取***,其特征在于,该第二透镜像侧面于近光轴处为凹面。
21.如权利要求11所述的光学图像撷取***,其特征在于,该第四透镜像侧面于近光轴处为凹面。
22.一种取像装置,其特征在于,其包含有如权利要求11所述的光学图像撷取***及一电子感光元件。
23.一种电子装置,其特征在于,其包含有如权利要求22所述的取像装置。
24.一种光学图像撷取***,包含五片透镜,其特征在于,该五片透镜由物侧至像侧依序为:
一第一透镜;
一第二透镜,具正屈折力;
一第三透镜,具正屈折力;
一第四透镜,具负屈折力;及
一第五透镜,其像侧面于近光轴处为凹面,该像侧面于离轴处具有至少一凸临界点;
其中该第一透镜与该第二透镜之间于该光轴上的距离为T12,该第四透镜与该第五透镜之间于该光轴上的距离为T45,该光学图像撷取***的焦距为f,该第一透镜物侧面曲率半径为R1,满足下列关系式:
0≤T12/T45<0.90;
f/R1≤0。
25.如权利要求24所述的光学图像撷取***,其特征在于,该第五透镜于该光轴上的厚度为CT5,该第四透镜与该第五透镜之间于该光轴上的距离为T45,满足下列关系式:
0.10<CT5/T45<7.0。
26.如权利要求24所述的光学图像撷取***,其特征在于,该光学图像撷取***的焦距为f,该第一透镜像侧面曲率半径为R2,该第一透镜物侧面与成像面之间于该光轴上的距离为TL,该光学图像撷取***的最大像高为ImgH,满足下列关系式:
f/R2≤0;
1.0<TL/ImgH<3.0。
27.如权利要求24所述的光学图像撷取***,其特征在于,该第一透镜物侧面的最大有效半径为Y11,该第五透镜像侧面的最大有效半径为Y52,满足下列关系式:
0.60<Y11/Y52<1.50。
28.如权利要求24所述的光学图像撷取***,其特征在于,该第一透镜物侧面于离轴处具有至少一凸临界点。
29.如权利要求24所述的光学图像撷取***,其特征在于,该第五透镜具负屈折力。
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